Курсовая работа на тему Курсовой проект 170103-01

Курсовой

Содержание

1. Компоновка поперечной рамы

3

2. Статический расчет поперечной рамы

14

3. Расчет прочности двухветвевой колонны крайнего ряда

30

4. Проектирование строительной сегментной фермы

41

Список литературы

51


1. Компоновка поперечной рамы
1.1 Общие данные
№
п.п.
Наименование данных для проектирования
Единица измерения
Показатели
Примечание

1.
Район строительства

Смоленск


2.
Длина здания
мм.
120 000

3.
Ширина здания
мм.
36 000

4.
Пролет основного цеха с мостовыми кранами
мм.
18 000

5.
Шаг колонн в продольном направлении
мм.
6000
По данным ТЭО

6.
Шаг колонн в поперечном направлении
мм.
6000
По данным ТЭО

7.
Наружные стены

Профилированный лист с утеплителем



8.
Отметка уровня головки кранового рельса, (Нгр)
мм.
8 500

9.
Грузоподъемность крана
т.
80

10.
Класс бетона для конструкций

Принимаем для колонны класс бетона В15, для фермы В30

11.
Класс арматуры для конструкций

Принимаем при расчете конструкций

12.
Покрытие здания выполнено по ребристым сборным железобетонным плитам





Уклон
%
5



Структура покрытия

Определяется студентом самостоятельно по результатам расчета постоянных нагрузок от покрытия

Здание отапливаемое, двухпролетное. Район строительства г. Смоленск, метность типа В. Здание состоит из двух температурных блоков длинной 60+50 м. Пролеты здания 18 м, шаг колонн – 6 м (так как грузоподъемность мостовых кранов составляет 80 т.) Покрытие здания – утепленное. Плиты покрытия железобетонные размером 3х6 м. Стропильные конструкции – железобетонные сегментные фермы пролетом 18 м. Устройство светоаэрационных фонарей не предусмотрено, цех оснащен лампами дневного света.
Каждый пролет оборудован двумя мостовыми кранами с группой работы 5К и грузоподъемностью80/20 т. Отметка верха кранового рельса 12,0 м, высота кранового рельса 150 мм (тип КР-100).
Подкрановые балки разрезные железобетонные, высотой 1,0 м (при шаге 6 м).
Наружные стены – самонесущие сендвич-панели из профилированного листа с утеплителем (по заданию).
Для обеспечения пространственной жесткости здания в продольном направлении предусмотрены стальные вертикальные связи по колоннам портального типа. Место установки связей – середина температурного блока в пределах одного шага колонн на высоту от пола до низа подкрановых балок.
Жесткость здания в поперечном направлении обеспечивается защемлением колонн в фундаментах и размерами сечений колонн, назначенными в соответствии с рекомендациями гл XII [8]
Жесткость диска покрытия в горизонтальной плоскости создается крупноразмерными железобетонными плитами покрытия, приваренными не менее чем к 3-х точках к стропильным конструкциям. Швы между плитами должны быть замоноличены бетоном класса не менее В10.

1.2 Геометрия и размеры колонн.
Расстояние от пола до головки подкранового рельса
Н
1
=8,5 м. Высота надкрановой части ступенчатой колонны определяется из условия:

Н
в
=
Н
п.б.
+
Н
р
+
Н
кр
+??=1,0+0,15+3,7+0,1=4,95 м
Где Нкр=3,7 м – высота мостового крана грузоподъемностью 80/20 т
Высота подкрановой части колонн:

Н
Н
=
Н
Г.К.Р.
?
Н
р
?
Н
П.Б.
+
а
1
=8,5?0,15?1,0+0,15=7,5 м
Полная высота колонны при минимальном значении ?:

Н
к
=
Н
Н
+
Н
В
=7,5+4,95=12,45 м
Габаритный размер здания Н=
Н
к
?
а
1
=12,45?0,15=12,3 м, что не кратно модулю 0,6 м. условие кратности размера Н=12,6 м отвечает высота надкрановой части
Н
В
нов
=
Н
В
+?=4,95+0,3=5,25 м, при которой

Н
к
=
Н
Н
+
Н
В
=8,5+5,25=13,75 м
Н=
Н
к
?
а
1
=13,75?0,15=13,6 м

/


Привязка колонн:
0 мм – шаг В=6 м, Q?32 т,
Н
К
нов
?16,2 м
250 мм – если одно из трех условий не выполнено.
В данном случае грузоподъемность Q=80 т, что превышает допустимые 32 т, значит привязка равна 250 мм

Типы колонн
Размер сечений колонн:
- крайних: в подкрановой части
?
Н
?

1
9


Н
Н
для грузоподъемностью свыше 50 т
Тогда
?
Н
=

1
9


Н
Н
=
7,5
9
=0,91 м. Принимаем
?
Н
=1,0 м (кратно 100 мм).
Т.к.
?
н
>0,9 м, то колонну принимаем двухветвовой (рис. 2)

В надкрановой части (рис. 3)

?
в
=??+??
В
КР
?
??
кр
=0,75+0,25?0,3?0,06=0,64 м
Где: ?=0,75 м – привязка кранового пути к разбивочной оси;
?=0,25 м - привязка осей крайних колонн к разбивочным осям;
ВКР=0,3 м – расстояние от оси кранового рельса до торца крана (прил. 15);
?КР=0,06 м – минимально допустимый зазор между торцом крана и гранью колонны.
Полученное значение округляем в меньшую сторону кратно 100 мм.
Принимаем
?
в
=0,6 м
Ширина колонны «b» принимается большей из трех значений, кратной 100 мм:
???
1
30

Н
К
=
13,75
30
=0,45 м
???
1
20

Н
Н
=
7,5
20
=0,375 м
???0,4 м?для шага колонн 6 м

/
Рис.2 – Размеры колонн: крайней и средней
/
Рис. 3 Назначение высоты сечения верхней части колонны
Принимаем b=0,5 м
- средних:
?
Н
=
7,5
9
=0,91 м (1000 мм.)

?
в
=0,6 м - из условия опирания стропильных конструкций.
???
1
30

Н
К
=
13,75
30
=0,45 м
???
1
20

Н
Н
=
7,5
20
=0,375 м
???0,4 м?для шага колонн 6 м

Окончательно принимаем ширину средних колонн b=500 мм (рис.2).
Размеры сечений ветвей двухветвевых колонн (в плоскости рамы) примем равными для крайних и для средних колонн hc=250 мм.


1.3 Определение нагрузок на раму.
Постоянные нагрузки
Таблица 1
Нагрузка от веса покрытия
Элементы покрытия
Источник
Нормтивная нагрузка, Па
Коэфф. надежности по нагрузке ?f
Расчетная нагрузка, Па

Рулонный ковер

100
1,3
130

Цементно-песчаная стяжка
??
??
=18
кН

м
3

, ??=35 мм

630
1,3
819

Плитный утеплитель

360
1,2
432

Пароизоляция

50
1,3
65

Железобетонные ребристые плиты покрытия 3х6 м
Прил 21
1570
1,1
1727

Итого g:

2710

3173


Расчетное опорное давление фермы:
- от покрытия
??
??
=????
??
2
=3,173•6•
18
2
=171,34 кН;
- от фермы:
??
ф
=

45
2

•1,1=24,75 кН
Где 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке ?f;
45 кН – вес фермы при пролете 18 м, шаге колонн 6 м, снеговой нагрузке для III снегового района (г. Смоленск)
Расчетная нагрузка на крайнюю колонну от веса покрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания
??
??
=0,95:

??
1
=
171,34+24,75
•0,95=186,29 кН;
На среднюю:

??
2
=2•
??
1
=2•186,29=372,57 кН;

Здание состоит из одного температурного блока длиной 60 м и одного блока длиной 50 м.
Самонесущие стеновые панели – нижняя самонесущая, вышерасположенные – навесные.
/
Рис. 4 Схема расположения стенового ограждения

Расчетная нагрузка от веса стеновых сендвич – панелей (150 кг/м2) и остекления (40 кг/м2) на участке между отметками 7,3…12,7 м (hw1 – высота сендвич-панелей, hw2 – высота окна):

??
??1
=

??
1

?
??1
+
??
2

?
??2

??
??
??

??
??
=
1,5•1,2+0,4•4,2
•6•1,1•0,95=21,82 кН
На участке между отметками 12,7…15,1 м (рис. 4):

??
??2
=1,5•2,4•6•1,1•0,95=22,57 кН
Где: 7,3 м – отметка низа стеновой сендвич-панели, расположенной над консолью колонны; 12,7 и 15,1 – отметки соответственно нижней и верхней поверхности двух вышерасположенных панелей (рис. 4)
Расчетная нагрузка от веса подкрановых балок и кранового пути.
Вес подкрановой балки пролетом 6 м – 42 кН, а кранового пути 1,5 кН/м.
Расчетная нагрузка на колонну:

??
с.в.
=
42+1,5•6
•1,1•0,95=53,3 кН
Расчетная нагрузка от веса колонн:
Крайние колонны:
- надкрановая часть:
??
??1,??
=0,6•0,5•5,25•25•1,1•0,95=41,15 кН
- подкрановая часть

??
??1,??
=
0,5•0,25•6,25•2+
1,25+2•0,4
•0,5•(1,0?2•0,25
•25•1,1•0,95=54,21 кН
Средние колонны:
- надкрановая часть:
??
??1,??
=0,6•0,5•5,25•25•1,1•0,95=41,15 кН
- подкрановая часть

??
??1,??
=
0,5•0,25•6,25•2+
1,25+2•0,4
•0,5•(1,0?2•0,25
•25•1,1•0,95=54,21 кН

Временные нагрузки:
Снеговая нагрузка. Район строительства – г. Смоленск, относящийся к III снеговому району, для которого
??
??
=1800 Н/
м
2
. Расчетная снеговая нагрузка при
??
??
=1,8к Н/
м
2
:
- на крайние колонны
??
????,1
=
??
??
??
??
2

??
??
=1,8•6•
18
2
•0,95=92,34 кН
- на средние колонны:
??
????,2
=2•92,34=184,68 кН

Крановая нагрузка. Вес поднимаемого груза Q=800 кН. Пролет крана 18?2•0,75=16,5 м. Согласно прил.15 база крана М=9100 мм, расстояние между колесами К=4350 мм, между 1 и 2 колесом 800 мм, вес тележки
??
??
=150 кН,
??
н1 ??????
=350 кН;
??
н2 ??????
=370 кН. Расчетное максимальное давление колеса крана при
??
??
=1,1:

??
??.??????
=

??
н1 ??????

+
??
н2 ??????


2
=
350+370
2
=360 кН

??
??????
=
??
??.??????

??
??

??
??
=360•1,1•0,95=376,2 кН

??
??????
=
??+
??
??


??
0

?
??
??.??????
=
800+1500
4
?360=215 кН
Расчетная поперечная тормозная сила на одно колесо:

??
??????
=
??+
??
??

20
•0,5•
??
??

??
??
=
800+1500
20
•0,5•1,1•0,95=60,1 кН
/
Рис. 5 Линия влияния опорного давления мостовых кранов
Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний
??
??
=0,85:

??
??????
=
??
??????

??
??

??
=376,2•0,85•
0,342+0,475+1+0,867+0,008
=860,7 кН

??
??????
=
??
??????

??
??

??
=215•0,85•
0,342+0,475+1+0,867+0,008
=491,9 кН
Где:

у
=0,342+0,475+1+0,867+0,008=2,692 - сумма ординат линий влияния давления двух подкрановых балок на колонну (рис. 5)
Вертикальная нагрузка от четырех кранов на среднюю колонну с коэффициентом сочетания
??
??
=0,7 равна:
2
??
??????
=2•376,2•0,7•2,692=1417,6 кН
На крайние колонны:

??
??????
=2•215•0,7•2,692=810,2 кН
Горизонтальная крановая нагрузка от двух кранов при поперечном торможении:

Н
=
Н
??????

??
??

??
=60,1•0,85•2,692=137,5 кН
Горизонтальная сила поперечного торможения приложена к колонне на уровне верха подкрановой балки на отметке НП.Б.=11,85 м. Относительное расстояние по вертикали от верха колонны до точки приложения тормозной силы
Н
К.
?
Н
П.Б.
=16,05?11,85=4,2 м
- для крайних колонн
??
1
=
4,2
16,2
=0,259
- для средних колонн
??
2
=
4,2
16,2
=0,259

Ветровая нагрузка. Г. Смоленск относится к I ветровому району, для которого
??
0
=230Н/
м
2
. Для местности типа В коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания, равен:
На высоте
5 м
0,5

??
1
=115 Н/
м
2


То же
10 м
0,65

??
2
=150 Н/
м
2


То же
20 м
0,85

??
3
=196 Н/
м
2


/
Рис. 6 Распределение ветровой нагрузки по высоте здания
На высоте 13,6 м в соответствии с линейной интерполяцией (рис. 6):

??
5
=
??
2
+

??
3
?
??
2

10
•
13,6?10
=150+
196?150
10
•3,6=166 Н/
м
2

На уровне парапета (отм. 15,1 м):

??
6
=
??
2
+

??
3
?
??
2

10
•
15,1?10
=150+
196?150
10
•5,1=173 Н/
м
2

Переменное по высоте ветровое давление заменяем на равномерно распределенную, эквивалентную по моменту в заделке консольной стойке длиной 13,6 м:

??
??
=2•

??
??????


??
2



??
??
=2•


115•

13,6
2

2
+35•3,6•
10+1,8
+
+
1
2
•35•5•
5+
2
3
•5
+
1
2
•27•3,6•
10+
2
3
•3,6




13,6
2

=123 Н/
м
2

При условии

??
??

??
=
120
2•18
=3,33>2 и
??
??
=
16,05
2•18
=0,45<0,5, значение аэродинамического коэффициента для наружных стен согласно приложения 4 [11] принято:
- с наветренной стороны се=0,8 , с подветренной сез=-0,5 (здесь Lb и L – соответственно длина и ширина здания). Расчетная равномерно распределенная ветровая нагрузка на колонны до отметки Н=16,05 м при коэффициенте надежности по нагрузке
??
??
=1,4:
- с наветр